JP2007199529A - Reflection-type projection screen and reflection-type projection display using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、各種の投影機器に対して、被投影側に配置され、反射(結像)される映像光を観察する映写用スクリーン(反射型スクリーン)に関する。 The present invention relates to a projection screen (reflective screen) for observing image light that is arranged on the projection side and reflected (imaged) with respect to various projection apparatuses.
会議や映写会などにおいて、OHP(オーバーヘッドプロジェクター)や、16mmや8mmフィルムを用いる映写機などの機器が用いられていると共に、近年では、投影機本体の小型化や価格の低下などに伴って、ホームシアターなどの家庭用途の需要が増加してきており、投影システムが一般家庭で用いられることが多くなってきている。 Equipment such as OHP (overhead projector) and projectors using 16mm and 8mm film are used in conferences and projection meetings, etc., and in recent years, home theaters have become smaller due to downsizing of projectors and lower prices. The demand for home use such as the above has increased, and projection systems are increasingly used in ordinary homes.
この場合、投影システムは家庭のリビングスペースなどに設置されることが多いが、このような場所は通常、外光や照明光などの環境光が入りやすい設計となっている。
このため、家庭用途の投影システムで用いられる投影スクリーンとしては、明るい環境光の下でも良好な映像表示を実現することが可能なものが望まれている。
In this case, the projection system is often installed in a living space at home, but such a place is usually designed to easily receive ambient light such as outside light and illumination light.
For this reason, a projection screen used in a projection system for home use is desired to be able to realize a good video display even under bright ambient light.
これらの機器に対して被投影側に配置されるスクリーンとしては、各種タイプのものがあり、用途に応じて選択されて使用されている。
このうち、スクリーンを放物面状に湾曲させない平板状であっても、周辺輝度の低下の小さい、かつ投影装置からの投射光の方向が限定されても、スクリーンを傾けるなどの必要のない反射型スクリーンとして、反射して視覚される映像光の指向性を制御するため、フレネルレンズ面を反射面とするタイプの反射型スクリーンに係る提案が公知である。(例えば、特許文献1〜3参照)
There are various types of screens arranged on the projection side with respect to these devices, and they are selected and used according to the application.
Of these, even if the screen is a flat plate that does not bend in a parabolic shape, even if the decrease in peripheral luminance is small and the direction of the projection light from the projection device is limited, there is no need to tilt the screen. In order to control the directivity of image light that is reflected and viewed as a type screen, a proposal related to a reflection type screen having a Fresnel lens surface as a reflection surface is known. (For example, see Patent Documents 1 to 3)
特許文献1は、
一方向に光反射集光性を有するリニアフレネル面上に、光透過層が積層されてなることを特徴とする反射型スクリ−ン。(請求項1)
である。
Patent Document 1
A reflective screen comprising a light transmissive layer laminated on a linear Fresnel surface having light reflecting and condensing properties in one direction. (Claim 1)
It is.
特許文献2は、
光透過性のあるベース部と、
前記ベース部の裏面側に形成され、反射面を有する反射部とを含む反射型スクリーンにおいて、
前記ベース部又は前記反射部に、フレネルレンズ形状が形成されており、
前記フレネルレンズ形状は、その光学的な中心がスクリーンの幾何学的な中心よりも下側にずれていることを特徴とする反射型スクリーン。(請求項1)
である。
Patent Document 2
A light transmissive base,
In a reflective screen that is formed on the back side of the base part and includes a reflective part having a reflective surface,
A Fresnel lens shape is formed on the base part or the reflection part,
The reflection type screen characterized in that the optical center of the Fresnel lens shape is shifted downward from the geometric center of the screen. (Claim 1)
It is.
特許文献3は、
投影装置から投射された映像を映し出す反射型スクリーンであつて、前記投影装置からの投射光を反射する反射面を有し、前記反射面は、前記投影装置からの投射光を互いに平行させて一定の方向に反射させるように形成されている、ことを特徴とする反射型スクリーン。(請求項1)
である。
Patent Document 3
A reflective screen for projecting an image projected from a projection device, the reflection screen having a reflection surface for reflecting the projection light from the projection device, wherein the reflection surface is made constant by making the projection light from the projection device parallel to each other A reflective screen, characterized in that it is formed to reflect in the direction of. (Claim 1)
It is.
投影機本体(プロジェクター)と反射型スクリーンとを組み合わせて用いる際、プロジェクターをスクリーン面から離して投影すると、大画面に拡大された映像が得られるが、投射レンズとスクリーン面とのスペースが広く、そのスペース内を人が横切ったり、何らかの障害物が存在すると、画面にそれらの影が映ってしまい、プロジェクタの投射レンズに障害物が近いほど、影が拡大されて映るため、投影する映像が損なわれる場合が多いが、これまで反射型映写スクリーンでは、障害物による影の影響を排除するための報告例は確認されていない。 When using the projector body (projector) and a reflective screen in combination, if the projector is projected away from the screen surface, an image enlarged on a large screen can be obtained, but the space between the projection lens and the screen surface is wide, If a person crosses the space or there are obstacles, the shadows appear on the screen. The closer the obstacle is to the projection lens of the projector, the larger the shadows appear, and the projected image is damaged. In many cases, however, there have been no reports on reflective projection screens that have been reported to eliminate the effects of shadows due to obstacles.
本発明は、フレネルレンズ面を反射面とするタイプの反射型スクリーンにおいて、障害物による影の影響を排除すると共に、明るい環境光の下でコントラスト低下を招くことがなく良好な映像表示を実現できるようなスクリーンおよび投影システム(表示装置)を提供することを目的とする。 The present invention eliminates the influence of shadows due to obstacles in a reflective screen of the type having a Fresnel lens surface as a reflection surface, and can realize a good image display without causing a decrease in contrast under bright ambient light. An object of the present invention is to provide such a screen and a projection system (display device).
本発明による反射型映写スクリーンは、
透明シートの表面側に光透過拡散層、裏面側に光反射用のサーキュラー・フレネルレンズ面が設けられていて、
前記サーキュラー・フレネルレンズ形状は、その光学的な中心がスクリーンの幾何学的な中心よりも上側または下側にずれているオフセット構造であり、
スクリーン面に対して入射角度70〜80°のほぼ平行な方向に投射レンズを有するプロジェクターからの投射光を、スクリーン面に垂直な方向を中心とする略平行光として映写光を反射する軸外し反射特性を有することを特徴とする。
The reflective projection screen according to the present invention comprises:
A light transmissive diffusion layer is provided on the front side of the transparent sheet, and a circular / Fresnel lens surface for light reflection is provided on the back side.
The circular Fresnel lens shape is an offset structure whose optical center is shifted above or below the geometric center of the screen,
Off-axis reflection that reflects projection light as projection light from a projector having a projection lens in an approximately parallel direction with an incident angle of 70 to 80 ° with respect to the screen surface as approximately parallel light centering on a direction perpendicular to the screen surface. It has the characteristics.
サーキュラー・フレネルレンズ面に形成される光反射層は、灰色または黒色の材料を用いることが好ましく、ニクロム材料の被膜が好適である。 The light reflecting layer formed on the surface of the circular Fresnel lens is preferably made of a gray or black material, and a nichrome film is suitable.
光透過拡散層は、バインダーに、前記光拡散性粒子に加えて黒色の着色粒子を分散混合してなる着色透光性としても良い。 The light transmissive diffusion layer may have a colored light transmissive property obtained by dispersing and mixing black colored particles in addition to the light diffusing particles in the binder.
上記スクリーンとプロジェクターとを組み合わせて構成される省スペースな投影システム(反射型映写デイスプレイ)は、
スクリーン面に対して入射角度70〜80°のほぼ平行な角度から投射される発散光を、スクリーン面にほぼ垂直な方向に光軸を外して出射する反射面を有するスクリーンと、
前記角度の光で前記スクリーンを照明するプロジェクター、
とを支持台で一体化して成り、前記スクリーンは室内の壁面に沿って配置されることを特徴とする。
A space-saving projection system (reflective projection display) configured by combining the above screen and projector.
A screen having a reflective surface that emits divergent light projected from a substantially parallel angle with an incident angle of 70 to 80 ° with respect to the screen surface, and exits the optical axis in a direction substantially perpendicular to the screen surface;
A projector that illuminates the screen with the light of the angle;
The screen is arranged along a wall surface in the room.
スクリーン面に対して入射角度70〜80°のほぼ平行な方向に投射レンズを有するプロジェクターからの投射光を、スクリーン面に垂直な方向を中心とする略平行光として効率的に映写光を反射するため、表示装置(反射型映写デイスプレイ)としては、スクリーン面からプロジェクターまでの奥行き方向に薄型・コンパクトな構成(400mm以内)であり、障害物の影がスクリーン面に映ってしまう問題が解消すると共に、明るい部屋で投射映像を観察する場合には、投射映像と一緒に、観察者の顔や後ろの情景等が見えてしまい、投射映像を観察する邪魔になるという映り込みの現象が解消される。 Projection light is efficiently reflected as projection light from a projector having a projection lens in an approximately parallel direction with an incident angle of 70 to 80 ° with respect to the screen surface as substantially parallel light centering on a direction perpendicular to the screen surface. Therefore, the display device (reflective projection display) has a thin and compact configuration (within 400 mm) in the depth direction from the screen surface to the projector, and the problem that the shadow of the obstacle is reflected on the screen surface is solved. When observing the projected image in a bright room, the reflection phenomenon that the observer's face and the background behind the viewer can be seen together with the projected image is obstructed. .
表面側(観察者側)に光透過拡散層を有する構成であるため、周辺光(照明光などの迷光)によるスクリーン表面でのギラツキが解消されるだけでなく、スクリーンからの反射光(映像表示光)の出射範囲(上下/左右)の制御が、フレネルレンズ形状と光透過拡散層の相互によって可能である。
さらには、反射面に着色材料を用いることで、明室環境下でもコントラストの低下しない投射映像が視覚される。
Because it has a light transmission diffusion layer on the surface side (observer side), it not only eliminates glare on the screen surface due to ambient light (stray light such as illumination light) but also reflects light from the screen (video display) The light emission range (up / down / left / right) can be controlled by the Fresnel lens shape and the light transmission diffusion layer.
Furthermore, by using a coloring material on the reflecting surface, a projected image that does not decrease contrast even in a bright room environment can be viewed.
以下、本発明の実施形態に関して、図面を参照して説明する。
図1は、反射型映写ディスプレイ100を模式的に示す斜視説明図である。
反射型映写スクリーン102は、プロジェクター101からの映像光103を光学的な中心がスクリーンの幾何学的な中心よりも下側にずれているサーキュラー・フレネルレンズ形状を有する反射面により反射して観察される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a perspective explanatory view schematically showing a reflective projection display 100.
The reflective projection screen 102 is observed by reflecting the image light 103 from the projector 101 by a reflecting surface having a circular Fresnel lens shape in which the optical center is shifted downward from the geometric center of the screen. The
プロジェクター101および反射型映写スクリーン102は、支持台104上に固定されて一体化した構造であり、前記スクリーン102は室内の壁面に沿って配置されて使用される。
一体化にあたっては、理想的な映像光が視覚される様、プロジェクター101からスクリーン面に対する投射角度(70〜80°)や投射距離の条件が保たれる必要がある。
The projector 101 and the reflective projection screen 102 have a structure that is fixed and integrated on a support base 104, and the screen 102 is arranged and used along a wall surface in the room.
In the integration, it is necessary to maintain the conditions of the projection angle (70 to 80 °) and the projection distance from the projector 101 to the screen surface so that ideal image light can be seen.
投射角度がスクリーン102面にほぼ平行な角度(70〜80°)であると、室内の壁面からプロジェクター101までの距離が奥行き方向に短くなり、省スペースな投影システムであり、障害物が間に介在することによる影の影響が排除される。 When the projection angle is an angle substantially parallel to the surface of the screen 102 (70 to 80 °), the distance from the wall surface of the room to the projector 101 is shortened in the depth direction. The influence of the shadow due to the intervention is eliminated.
また、プロジェクター101と反射型映写スクリーン102とは一体化せずに分離し、映像視覚時に両者を組み合わせて使用することも可能であり、ユーザーがプロジェクター101と反射型映写スクリーン102との相対位置関係を調整(主に、プロジェクターの設置を適宜変更して)する必要がある。 In addition, the projector 101 and the reflective projection screen 102 can be separated without being integrated, and can be used in combination when viewing images. The relative positional relationship between the projector 101 and the reflective projection screen 102 can be determined by the user. Must be adjusted (mainly by appropriately changing the installation of the projector).
図2は、本発明に用いられる反射型映写スクリーンの断面説明図である。
観察者側の最外面にあたる表面は、不定形の微細凹凸形状201になっており、プロジェクターからの投射光によるギラツキを抑えるように機能させる(AG;アンチグレア)ためである。
最外面では、更に帯電防止機能(AS)や耐擦機能を有しているものが望ましい。
FIG. 2 is a cross-sectional explanatory view of a reflective projection screen used in the present invention.
This is because the surface corresponding to the outermost surface on the observer side has an irregular fine uneven shape 201 and functions so as to suppress glare caused by light projected from the projector (AG; anti-glare).
It is desirable that the outermost surface further has an antistatic function (AS) or an abrasion resistance function.
ディスプレイとしては広視野角なものが望ましく、本実施形態では光透過拡散層202を具備することで視野角の拡大を図っている。
光透過拡散層は、通常ベース基材にフィラーに屈折率の異なるフィラーを含有させることで、その効果を持たせることが一般的であるが、使用するフィラーによっては拡散層が黄色味を帯びてしまうことがある。
特に、色温度が4500Kより小さくなると、観察者でも視認出来る黄色味を帯びてしまい、色再現性を低下させる要因となる。
本実施形態では、使用する拡散層に少なくとも1種類以上の無機フィラーを混入させることで、色温度の低下を抑制させることが出来、任意の色再現性を実現することが可能である。
A display with a wide viewing angle is desirable, and in this embodiment, the light transmission diffusion layer 202 is provided to increase the viewing angle.
The light transmissive diffusion layer is usually provided with a filler having a different refractive index in the base substrate to give the effect, but depending on the filler used, the diffusion layer is yellowish. May end up.
In particular, when the color temperature is lower than 4500K, the color becomes yellowish that can be visually recognized by an observer, which causes a decrease in color reproducibility.
In the present embodiment, by mixing at least one kind of inorganic filler in the diffusion layer to be used, a decrease in color temperature can be suppressed, and arbitrary color reproducibility can be realized.
ベースとなる透光性基材203とサーキュラー・フレネルレンズ204は、例えば所定のレンズ形状を有した金型を用いて、アクリル樹脂,スチレン樹脂,アクリル−スチレン樹脂,ポリエステル樹脂,ポリカーボネート樹脂などから選択される透光性樹脂をプレス成形やキャスト成形、そして射出成形などの手法により成形を行うことが可能である。
この場合、上記透光性基材と上記サーキュラー・フレネルレンズは同一の材料で一体型の形態になる。
更に、上記透光性基材に紫外線硬化樹脂を用い、上記金型を用いて成形することでより廉価なものが得られる。
The translucent base material 203 and the circular Fresnel lens 204 as the base are selected from acrylic resin, styrene resin, acrylic-styrene resin, polyester resin, polycarbonate resin, etc., using a mold having a predetermined lens shape, for example. The translucent resin to be formed can be molded by techniques such as press molding, cast molding, and injection molding.
In this case, the translucent base material and the circular Fresnel lens are made of the same material in an integrated form.
Furthermore, a cheaper product can be obtained by using an ultraviolet curable resin for the translucent substrate and molding using the mold.
光反射層としては投射光を反射させつつも、コントラストを向上させるために黒味を持たせたもの、更には経時において色味が変化しにくいもの、つまり酸化されにくいものが望ましく、ニッケル・クロムの合金であるニクロムが効果的である。 The light reflecting layer is preferably one that reflects the projection light but has a black color to improve contrast, and further, one that does not change its color over time, that is, one that is difficult to oxidize. Nichrome which is an alloy of is effective.
<反射型映写スクリーン>
アクリル・スチレンのベース基材に、有機フィラーとしてアクリル・スチレン製フィラーと無機フィラーとしてタルク製フィラーを分散させることで光透過拡散層を形成した。
光透過拡散層内のフィラーを表面に析出させることで、マット感を出しAG層としての機能も付与し、スクリーンの最外面に配置した。
<Reflective projection screen>
A light transmissive diffusion layer was formed by dispersing an acrylic / styrene filler as an organic filler and a talc filler as an inorganic filler on an acrylic / styrene base substrate.
By depositing the filler in the light transmission diffusion layer on the surface, a matte feeling was given and a function as an AG layer was imparted, and the filler was disposed on the outermost surface of the screen.
アクリル・スチレン製ベース基材に紫外線硬化樹脂を用いて成形を行い、所定のレンズ形状を得た。
レンズ形状(設計)は、プロジェクターからスクリーンまでの投射距離が約380mm位置で焦点が合う様に設計すると共に、前記焦点距離のレンズが、レンズ面に対して70〜80°の平行に近い角度に焦点位置が来る部分に相当する様、同心円状の単位レンズ群の幾何学的中心を下側に外したフレネルレンズとした。
サーキュラー・フレネルレンズ形状の光学的な中心がスクリーンの幾何学的な中心よりも上側に外したオフセット構造の場合は、プロジェクタを床面でなく天上に固定して使用する場合に有効である。
最後に、フレネルレンズ表面にニクロム薄膜を蒸着あるいはスパッタリングにより形成することで、灰色または黒色の反射面を有する反射型映写スクリーン(40インチサイズ)を得た。
Molding was performed on an acrylic / styrene base substrate using an ultraviolet curable resin to obtain a predetermined lens shape.
The lens shape (design) is designed so that the projection distance from the projector to the screen is about 380 mm, and the lens at the focal length is close to 70-80 ° parallel to the lens surface. In order to correspond to the portion where the focal position comes, a Fresnel lens is formed by removing the geometric center of the concentric unit lens group downward.
The offset structure in which the optical center of the circular Fresnel lens shape is removed above the geometric center of the screen is effective when the projector is used while being fixed on the top rather than the floor.
Finally, a nichrome thin film was formed on the surface of the Fresnel lens by vapor deposition or sputtering to obtain a reflective projection screen (40-inch size) having a gray or black reflective surface.
本実施例によるスクリーンは、正面からの外光並びに投射光のギラツキが少なく、映写ディスプレイとしては、奥行き方向に薄型であり、不要な影を視覚する可能性が低減される。
色温度は約6000Kとなり、フィラー選定による黄色味抑制の効果を得た。
200lux環境下におけるコントラストも約200となり、反射面(ニクロム)の色相を制御したことにより、明室での視覚によってもコントラスト低下を伴わない十分な効果が得られた。
The screen according to the present embodiment has little glare from outside light and projection light from the front, and is thin in the depth direction as a projection display, thereby reducing the possibility of viewing unnecessary shadows.
The color temperature was about 6000 K, and an effect of suppressing yellowishness by selecting a filler was obtained.
The contrast in a 200 lux environment was also about 200, and by controlling the hue of the reflecting surface (Nichrome), a sufficient effect without a decrease in contrast was obtained even by visual observation in a bright room.
100 反射型映写ディスプレイ
101 プロジェクター
102 反射型映写スクリーン
103 映像光
104 支持台
201 微細凹凸形状
203 透光性基材
204 サーキュラー・フレネルレンズ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Reflective projection display 101 Projector 102 Reflective projection screen 103 Image light 104 Support stand 201 Fine uneven | corrugated shape 203 Translucent base material 204 Circular Fresnel lens
Claims (6)
前記サーキュラー・フレネルレンズ形状は、その光学的な中心がスクリーンの幾何学的な中心よりも上側または下側にずれているオフセット構造であり、
スクリーン面に対して入射角度70〜80°のほぼ平行な方向に投射レンズを有するプロジェクターからの投射光を、スクリーン面に垂直な方向を中心とする略平行光として映写光を反射する軸外し反射特性を有することを特徴とする反射型映写スクリーン。 A light transmissive diffusion layer is provided on the front side of the transparent sheet, and a circular / Fresnel lens surface for light reflection is provided on the back side.
The circular Fresnel lens shape is an offset structure whose optical center is shifted above or below the geometric center of the screen,
Off-axis reflection that reflects projection light as projection light from a projector having a projection lens in an approximately parallel direction with an incident angle of 70 to 80 ° with respect to the screen surface as approximately parallel light centering on a direction perpendicular to the screen surface. A reflective projection screen characterized by having characteristics.
前記角度の光で前記スクリーンを照明するプロジェクター、
とを支持台で一体化して成り、前記スクリーンは室内の壁面に沿って配置されることを特徴とする反射型映写デイスプレイ。 A screen having a reflective surface that emits divergent light projected from a substantially parallel angle with an incident angle of 70 to 80 ° with respect to the screen surface, and exits the optical axis in a direction substantially perpendicular to the screen surface;
A projector that illuminates the screen with the light of the angle;
And a support base, and the screen is disposed along the wall surface of the room.
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